本文從最基本、最常用的電子元器件和基本電路的著手,介紹電路設計時應該注意的一些問題, 以提高所設計電路的可靠性和抗干擾能力。
一、基本元件
1,電阻
1)基本概念
我們都知道, I = U/R這個公式, 也知道P = UI. 電阻是一種非儲能元件, 它直接將電能轉換成熱能, 因此, 如果電阻上消耗的功率過大, 會導致其過熱而燒毀。
2)基本參數
阻值,精度,功率。 使用時我們應該注意以下一些問題:
在數字電路中, 大部分對電阻的阻值要求不是很高(如大量使用的上拉和下拉電阻), 因此應該盡可能減少電阻的阻值的種類, 以方便采購和生產。
只有在對精度要求特別高的場合, 如電源及運放的反饋電阻, 我們才選用高精度電阻(一般1%), 大部分場合我們選用5%精度的電阻就可以了。
在流過比較大的電流的電路中, 我們應該好好計算一下電阻消耗的功率, 否則如果實際消耗的功率大于其額定功率會燒毀電阻。
2,電容
1)基本概念
我們應該知道幾個基本的公式:
2)特性參數
容值,精度,耐壓值,泄漏電流,頻率特性。 在使用的時候, 我們應該要注意以下一些問題:
耐壓值:施加在電容上的電壓如果高于其額定的所能承受的電壓, 將會導致電容擊穿燒毀, 因此, 無論如何高于實際工作電壓1.5倍以上的電容耐壓值,此電容可選,否則電壓一旦超過耐壓值,電容就容易被燒壞。
泄漏電流:泄漏電流是指在沒有故障施加電壓的情況下,電氣中帶相互絕緣的金屬零件之間,或帶電零件與接地零件之間,通過其周圍介質或絕緣表面所形成的電流稱為泄漏電流。極性電容中又分為正向泄漏電流和反向泄漏電流,反向泄漏電流很大,當在極性電容兩端接上反向電壓時,由于反向泄露電流很大,P=U·I,電容則會被燒毀,這也就是極性電容一定不能接反的原因。
頻率特性:實際電路中,電容等價于電容與電阻并聯再和電感串聯。其在高頻時呈感性,低頻時呈容性。高頻濾波用電容量小的獨石電容,低頻濾波時用電容量大的電解電容。
3,電感
1)基本概念
電感是閉合回路的一種屬性。當線圈通過電流后,在線圈中形成磁場感應,感應磁場又會產生感應電流來抵制通過線圈中的電流。這種電流與線圈的相互作用關系稱為電的感抗,也就是電感,單位是“亨利(H)”
2)特性參數
包括電感量,精度,飽和電流,工作頻率,工作電流電感量,如圖,電感為一根鐵氧體磁芯和纏繞在其外部的銅導線組成,當沒有磁芯時,電感量很小。
工作電流:在實際電路中,電感等效于自身串聯一個電阻,電流通過會產生渦流形成熱量,電感太小,通過的電流就較大,W=1/2·L·i2,會導致過熱燒毀電感。
4,二極管
1)基本概念
二極管又稱晶體二極管,簡稱二極管。它是一種具有單向傳導電流的電子器件。
2)特性參數
包括工作電流,正向導通電壓,反向電壓,正向導通時間,反向恢復時間
正向導通電壓:外加正向電壓時,在正向特性的起始部分,正向電壓很小,不足以克服PN結內電場的阻擋作用,正向電流幾乎為零,這一段稱為死區。這個不能使二極管導通的正向電壓稱為死區電壓。當正向電壓大于死區電壓以后,PN結內電場被克服,二極管正向導通,電流隨電壓增大而迅速上升。在正常使用的電流范圍內,導通時二極管的端電壓幾乎維持不變,這個電壓稱為二極管的正向導通電壓。
反向電壓:外加反向電壓不超過一定范圍時,通過二極管的電流是少數載流子漂移運動所形成反向電流。由于反向電流很小,二極管處于截止狀態。如果反向電壓過大,二極管就會被擊穿。
正向導通時間和反向恢復時間:在實際數字電路中,二極管的正向導通與反向回復都是需要一定的時間才能完成,為了提高電路系統穩定性,我們要盡可能縮短導通與恢復時間,一般會用到肖特基二極管,俗稱快速二極管。
5,三極管
1)基本概念
半導體三極管又稱“晶體三極管”或“晶體管”。是能起放大、振蕩或開關等作用的半導體電子器件。
2)特性參數
包括功耗,頻率特性
頻率特性:三極管有三種工作區間,截止區,放大區和飽和區。放大狀態亦稱為線性工作狀態,Ic=?·Ib,用在模擬電路中。截止和飽和狀態也稱為開關狀態,應用于數字電路中。
6,電源
實際電路中,電源存在內阻,相當于串聯一個電阻,此時輸出電壓就會有所下降,對電路中的干擾不可忽略。
7,導線
實際電路中,導線有一定的內阻,R=ρ·L/S,相當與電感與電阻串聯,由于電感自身存在渦流效應,所以在電路、尤其在高頻電路中,設計人員應當將導線設計盡量短,盡量粗。
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